5G终端天线设计,到底有多难?

说到“终端”，大家一定不会觉得陌生。我们每天使用的手机，上班时常接触的电脑，都是终端。终端是距离用户最近的节点，也是用户与系统之间的接口。用户访问和接入网络，必须依靠终端。21世纪初，随着物联网的诞生和发展，终端的种类迅速增加。它们的连接对象不再只是人，而是扩展到世间万物。例如，家里的门锁、电灯、电器，城市里的路灯、水电表、垃圾桶，甚至单车、汽车、无人机，联网后，都变成了终端设备，统称为物联网终端。2019年6月，我国工信部正式发放了5G商用牌照，标志着我国进入了“万物互联”的5G时代。5G凭借大带宽、低时延、广覆盖等特点，不仅将消费互联网的用户体验推向了更高的水平，也极大地推动了百行千业的物联网场景孵化和落地。例如，5G结合4K/8K超高清视频技术，甚至VR/AR技术，可以实现海量视频数据的无线传输，摆脱有线传输带来的空间束缚。再例如，5G智能制造场景下，采用了5G技术的工业机器人，控制消息的时延极低，可以完成高精度的操作，提升生产效率。5G强大的网络通信能力，为行业应用场景的完美实现，奠定了坚实的基础。然而，它也给终端产品设计带来了巨大的挑战。尤其是终端产品的信号收发能力，如果无法满足要求，那么即使网络再好，也是“有网无端”，难以发挥5G的真正价值。那么，影响物联网终端信号收发能力的最关键部件，究竟是什么呢？相信大家都已经猜到了，没错，就是天线。天线，英文名叫做antenna，是所有通信设备最重要的部件之一。它的好坏，直接关系到终端的通信能力以及工作效率。一直以来，天线都是终端的设计重点和难点。5G的到来，更是将天线的设计难度推向了难以想象的高度。首先，5G终端要支持多天线技术，以满足超高传输速率要求。5G的超高速率（Gbps以上），要求强大的多天线系统性能支持极强的数据吞吐能力。为了实现高速率，5G引入了Massive MIMO（大规模天线）技术，终端天线需要同步支持。5G还引入了Beamforming（波束赋型），终端天线同样需要支持。其次，5G终端天线必须有合理的布局设计，尽可能小型化。终端天线一般分为外置天线和内置天线。外置天线体积较大，独立于设备之外。而内置天线体积小巧，集成在物联网设备内部。现在的物联网终端，一般都要求体积小巧，且内置天线更加美观，更具市场竞争力，所以，越来越多的终端厂商选择内置天线方案。在本已狭小的设备内部空间，塞入5G天线，谈何容易？天线是敏感元件，放置位置和方式有严格的限制，不是随便乱塞的。如果布局设计不合理，可能导致和其他器件之间的互相干扰，出现电磁兼容性（EMC）问题。5G频段，中低频有Sub-6 GHz频段（甚至700MHz频段），高频有毫米波频段。频率跨度大，意味着天线尺寸跨度也大，加上多制式网络的支持，要求天线必须具备很好的调谐能力，这也大幅增加了天线的设计难度。在设计天线布局时，还必须要考虑用户使用场景和方式。例如，5G手持终端需要考虑手部握持的位置，5G踏板车需要考虑天线会不会被骑手身体阻挡，等等。第三个设计难点，在于功耗控制。功耗是物联网终端的命门。如果天线设计未经优化，会加剧电池的消耗速度。5G作为高性能终端，功耗设计压力本来就大。如果天线额外增加了对电池的消耗，无异于雪上加霜。试想一下，如果5G终端需要频繁更换电池，用户体验从何谈起？随之而来的成本增长，又该如何面对？除了上述几点之外，终端天线设计需要考虑的因素还有很多，例如新工艺新材料的应用，产品耐用性、可靠性、易安装性的增强，等。对于终端厂商来说，要在研发和设计5G终端天线时面对这么多的挑战，实在是力不从心。有些厂商，因为忽视对天线的前期设计，导致产品定型后发现性能受限，工作效率无法符合设计需求，最终不得不花更多的经费、时间和精力，对天线进行重新设计。也有的终端厂商，虽然知道天线的重要性，但缺乏天线专业人才，不具备合格的天线设计和测试能力，只能束手无策。面对5G终端天线设计的诸多挑战，国内模组行业的领军企业——上海移远通信，提出了自己的见解和应对方案。对于移远通信，行业内的读者一定都非常熟悉。他们是全球领先的物联网解决方案供应商，模组出货量排名前列，拥有涵盖2G/3G/4G/5G、NB-IoT/LTE-M、车载前装、安卓智能和GNSS模组的完备产品线。作为模组厂商，移远通信在天线设计领域拥有丰富的行业经验积累。目前，移远通信已成功推出250多种天线产品，包括胶棒、组合式、出线式、磁吸式等外置天线，以及PCB、FPC、SMD、陶瓷等内置天线，覆盖包括5G在内的不同技术的物联网应用。移远通信认为，终端厂商选择多个供应商，采购组件，然后集成到一台设备中的传统方式，已经无法满足5G终端的天线设计需求。无线模组和天线由一家能同时提供应用方案的供应商进行整合设计，将是5G时代终端天线设计的主流趋势。无线模组、天线分开设计和采购，就好像是一辆汽车升级时只换发动机，或者只换车架、轮胎，缺乏整体上的考虑，性能提升始终有限。而整合设计的方式，是站在更高的视角，进行全局考虑。无线模组和天线之间能达到更好的协同，发挥最佳性能。例如5G天线的调谐能力，在整合设计的前提下，表现肯定优于分开设计。除了达成5G的指标要求之外，整合设计也有利于减小5G终端的整体尺寸，减少对空间的占用。对于系统功耗和散热控制来说，整合设计也有明显优势。系统级整合方案还有一个显著的优点，就是降低5G终端的设计难度，方便厂商们以更快的速度推出产品，抢占市场。移远通信的“无线模组+天线”整合设计方案，既充分利用了自身在模组领域领先的技术实力和经验，又发挥了全定制天线设计、集成和制造能力，可以说是如虎添翼，让5G客户实现拿来即用，减少其在5G技术上的研发投入，缩短开发周期，助力产品快速上市。移远通信拥有专业的天线团队，天线服务贯穿咨询与评估、设计、测试和认证、生产制造等各个环节，可以提供一站式服务。除了设计能力赋能之外，移远通信天线服务还充分考虑了质量方面的保障，以及延伸服务能力的加强。为了保证天线产品的质量，移远通信具备完善且严格的质量流程，可以提供完善的测试系统和设备。移远还可以提供射频设计审查和整机EMC/Desense排查测试，帮助客户解决最常见的难点、痛点，大幅减少开发工作量。延伸服务能力方面，移远通信的服务网点遍布全球各地，可以提供本地化技术支持服务，更快响应客户需求，为客户终端快速抢占市场全方位“护航”。移远还可以综合评估运营商要求，进行预认证测试、OTA优化，为客户节约各项成本，加速终端上市，抢占5G市场先机。随着5G网络建设的提速，我们整个社会正在加速走向数字化、智能化。以5G终端为代表的海量物联网节点，正在遍布地球的每一个角落，它们是数字化网络的神经末梢，也是构建精彩数智世界的基石。我相信，在不久后的将来，在完善的设计服务加持下，还会有更多优秀的5G终端产品甚至爆款产品出现，颠覆我们的认知，彻底改变现有的工作和生活方式。未来已来，让我们拭目以待！

未来的5g时代是什么样的
答：天线多了,不但毫米波的衰减问题解决了,传输的效率、抗干扰的性能也是杠杠的,这个属于5G的必修课了。 想当年在下间接供职的大唐电信在2015年发布的256大规模天线,可是在全球通信行业甩下一颗核弹啊,一时间风光无限好!可惜后来没跟上节凑,沦落到靠卖科研大楼求生。 现在基站的天线是搞定了,该动手解决终端的天线问题了...

华为5G天线技术又有新的重大突破:承载功率一千瓦以上,辐射效率提高20%...
答：据了解，华为CableFree技术突破了当前天线设计瓶颈，使天线各个方面能力有效提升。1)5G更好的高频覆盖。5G采用了更高的频段，需要更高的天线增益以提供更高广覆盖。同时5G网络覆盖需要多频段协同完成，如使用1.8GHz/2.1GHz等频段作为5G上行，高频覆盖对5G体验连续性起着重要作用。CableFree技术提高天线辐射...

我国在5G研发上有哪些优势?还有哪些挑战需要突破呢?
答：为了保证通信质量，需要使用比4G多4 ~ 5倍的基站，5G采用大规模波束形成定向天线阵技术(MINO)，所以会有上述优势。从4G开始，为了快速传输文件，传输的文件开始使用打包传输技术，但4G的丢包率在2% ~ 20%，而5G的丢包率小于0.001%，可靠性高。多天线可以使信号场强处处均匀，实现全方位无死角覆盖。

支持5G网络情况下,能否实现5G双卡双待
答：由于当前5G技术的特性，其实现5G双卡双待需要先解决多项技术难点。在目前基础设施和用户终端技术的情况下，5G双卡双待面临诸多技术挑战。首先，5G信号的频段不同，对手机芯片设计和手机天线设计都提出了更高的要求。同时，5G带来的更高的数据传输速率、更低的时延等新特性也在终端设计上提出了更高的挑战...

quot;5G滤波器和基站天线quot;叠加概念股,这是哪家公司?
答：信维通信是全球领先的天线和射频厂商,与全球各大客户共同设计5G天线,苹果和华为是公司重要客户;已为部分厂商的样机提供5G毫米波的射频传输线。 公司专业从事移动终端天线、3G终端天线、模组天线、3D精密成型天线、高性能天线连接器的生产与经营。     飞荣达300602 公司目前是苹果的原材料供应商,有部分产品直...

手机5G毫米波天线阵列
答：然而，同时也因毫米波的高工作频率，致使毫米波在传播时所遭遇的能量损耗与遮挡影响，皆较现今手机常用频段的电磁波大幅提升。因此，应对毫米波段，需有与现今手机天线不同的设计理念与方案，以达较好的无线通信品质。    黄奂衢博士认为：“对手机天线设计而言，从1G到5G的sub-...

除了天线,手机后壳换玻璃也是为5G准备
答：今年发布的机器除了红魔和黑鲨两个游戏手机之外，几乎全都是玻璃材质。其实比起轻薄的金属来说，玻璃后盖无论是重量还是厚度都不占优势，而且还易碎。除了美观之外，手机后壳换玻璃，其实是为5G时代最好的铺垫。从iPhone看终端天线变革：无线通信技术和外观设计驱动终端天线变革无线通信技术和外观设计驱动终端...

现在既然5G需要300米一个基站,为何不直接弄成WIFI呢?
答：现在网上都说的5G基站需要300米左右一个,其实是现在中国的三大运营商建设5G的无线频率,在满足特定的城市密集区域,满足特定的上下行的边缘速率要求下的一个设计密度。目前中国的三大运营商的5G工作频率,中国移动使用的是2.6Ghz,而中国电信和中国联通使用的是3.5Ghz,在城市区域,只考虑部分室外覆盖以及室内的浅层覆盖,并...

在5G时代,LTE 4*4mimo 天线技术还有什么意义?
答：路”始终会有上限。 而通过多天线系统扩展出的"路"，理论上是没有上限的（实际上，受限于基站天线上限，而基站天线数量，不像码字和频谱，是可以被运营商控制的）。通俗来说，不论4G 还是 5G，只要运营商支持（基本都会，但是需要时间），有4天线技术的手机，数据传输上限一定比2天线的手机快。

5G需要哪些核心设备
答：4G用户不换卡不换号不换套餐，拿了5G手机在有5G网络覆盖的地区，打开5G/SA开关，就可以登录使用5G网络。不过如果办理5G套餐可以享受到更高的速率。具体您可以登录中国联通APP“5G专区”了解。